Abaqus 随空间变化材料参数(1) - 解析场

1. 概述

前面我们有提到，在 Abaqus 中的线性弹性材料模型，不仅可以定义随温度变化，还可以定义随场变量变化。随温度变化的材料参数定义非常简单，随场变量变化的材料参数定义相对复杂。Abaqus 中的场变量，对于材料定义，给用户提供了更多的可能。例如，1）使用场变量，可以定义材料在拉伸和压缩过程中的不同材料行为；2）使用场变量，可以定义随空间变化的材料行为，如淬火，结构的表面具有更高的硬度、强度和耐疲劳性；3）使用场变量，可以定义随输出变量变化的材料行为，如压力PRESS；等等。

对于随空间变化的材料参数定义，细分下来有四种方法：

1）解析场 – 表达式场；

2）解析场 – 映射场-点云；

3）解析场 – 映射场-ODB网格；

4）用户子程序UFIELD/VUFIELD。

作为材料专题的延伸，本文及接下来三篇文章通过示例来介绍 Abaqus 中使用解析场的三种方法来定义随空间变化的材料参数。用户子程序UFILED/VUFIELD 方法 功能最为全面，可任意扩展。但需要编写用户子程序，入门门槛较高，只有无法使用解析场解决问题时，才推荐使用。系列文章中不包含用户子程序UFILED/VUFIELD 方法定义。

2. 解析场

在 Abaqus 中，解析场分为：表达式场 (Expression field) 和映射场 (Mapped field)。这两种场都可用于定义随空间变化的材料参数。

2.1 表达式场

通俗来讲，表达式场就是可以直接使用坐标系的 XYZ 表达式来定义的场。

定义步骤：1）输入表达式，例如 X+Y；2）选择参考的坐标系，可以是直角、圆柱、球坐标系。

2.2 映射场-点云

通俗来讲，映射场-点云 (Point cloud) 也就是通过节点的坐标来定义场。

定义步骤：1）选择“Point cloud”；2）选择参考的坐标系，可以是直角、圆柱、球坐标系；3）定义节点坐标和对应的场值。

2.3 映射场- ODB网格

通俗来讲，映射场-网格 (ODB mesh) 就是使用后处理结果来定义场。

定义步骤：1）选择“ODB mesh”；2）新建一个视口 (Viewport) ，显示要映射场变量的结果；3）选择创建的视口名。这种映射方法，不要求网格一致；此外，可以任意选择分析步和增量步的结果。